换热器及换热系统的制作方法

本实用新型涉及热交换领域，尤其涉及换热器及换热系统。

背景技术：

随着新能源汽车的不断发展，环境友好型制冷剂CO2在汽车空调系统中的应用引起该领域研发人员的高度重视。CO2的低温室效应指数(GMP＝1)、破坏臭氧潜能值低(ODP＝0)、不可燃性、无毒以及稳定的化学性质都具有明显优势。CO2的蒸发潜热较大，单位容积制冷量相当高，故压缩机及部件尺寸较小，但CO2排热与吸热过程在跨临界状态下进行，要求以其为换热介质的换热器有较高的耐压能力。

技术实现要素：

根据本实用新型实施例的第一方面，提供一种换热器，所述换热器包括：

换热管组以及设置于所述换热管组两端的集流管；其中，所述换热管组包括多个换热管，所述换热管包括主体段、第一末段、连接所述主体段与所述第一末段的第一扭转段、第二末段以及连接所述主体段与所述第二末段的第二扭转段，所述主体段、所述第一末段以及第二末段均为平直段；所述主体段包括面积较小的一侧边，所述面积较小的一侧边沿主体段长度方向向两端延伸以形成所述第一末段的第一侧边及所述第二末段的第二侧边，所述第一侧边和所述第二侧边位于所述主体段的长度方向与宽度方向所确定的平面 S1的同一侧；所述集流管设置有安装槽，所述第一末段及第二末段插接于所述安装槽内。

可选的，所述集流管还设置有隔板槽，所述隔板槽内插有隔板，所述隔板将所述集流管分割为多个相互隔离的腔室；其中，所述隔板槽的长度方向与集流管的轴线之间呈一夹角不垂直。

可选的，所述主体段的长度方向与宽度方向所确定的平面S1与所述第一末段的长度方向与宽度方向所确定的平面S2之间的夹角为α，15°≤α＜40°；

所述主体段的长度方向与宽度方向所确定的平面S1与所述第二末段的长度方向与宽度方向所确定的平面S4之间的夹角同样为α，且15°≤α＜ 40°。

可选的，所述安装槽的长度方向与所述集流管的轴线之间的夹角为β， 50°＜β≤75°。

可选的，所述主体段的长度方向与宽度方向所确定的平面S1垂直于所述集流管的轴线。

可选的，所述换热管的宽度为L，所述集流管的内径为D，其中， 0.766L+1mm＜D≤0.966L+1.6mm。

可选的，所述安装槽的长度方向大体与所述隔板槽的长度方向平行。

可选的，所述隔板包括相对的较大面积的第一面和第二面，以及邻接第一面和第二面的第一侧面和第二侧面；其中，所述第一面和第二面平行，所述隔板的第一侧面的垂线与第一面和第二面的垂线之间不垂直，所述隔板的第二侧面的垂线与第一面和第二面的垂线之间不垂直。

可选的，所述集流管包括第一集流管和第二集流管，所述隔板包括设置于所述第一集流管的第一隔板、及设置于所述第二集流管的第二隔板；所述第一集流管包括由第一隔板隔离的第一集流腔和第二集流腔；所述第二集流管包括由第二隔板隔离的第三集流腔和第四集流腔；

所述换热管组包括第一换热管组、第二换热管组以及第三换热管组；其中，所述第一换热管组用于连通所述第一集流腔和第三集流腔，第二换热管组用于连通第三集流腔和第二集流腔，第三换热管组用于连通第二集流腔和第四集流腔。

可选的，所述换热器包括沿集流管长度方向的第一端和第二端，所述换热器还包括自第一集流管的第二端依次穿过第二集流腔、第一隔板，之后进入第一集流腔的分配管，所述分配管设置有多个分配孔。

可选的，所述第一集流管的一端设置有端盖，所述端盖上设有供所述分配管穿过的通孔；所述通孔设置于所述端盖上远离所述换热管组的一侧；

所述第一隔板对应设有供所述分配管穿过的孔道；所述孔道设置于所述端盖上远离所述第一隔板的一侧。

根据本实用新型实施例的第二方面，提供一种换热系统，所述换热系统包括上述换热器。

由以上技术方案可见，通过换热管端部的扭转斜插接至集流管，使得集流管的管径(直径)无须大于换热管的宽度，有利于集流管管径的减小，在集流管的相同材质相同壁厚的情况下，有利于提高集流管的耐压强度。此外，换热管的同侧扭转，有效减少扭转时的换热管管体变形，扭曲等问题的出现。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中给出。

附图说明

图1至图14是本申请实用新型一示例性实施例换热器的结构示意图；其中，

图1是本申请实用新型一示例性实施例换热器的结构示意图；

图2是本申请实用新型一示例性实施例集流管的部分结构示意图；

图3是本申请实用新型一示例性实施例换热管的部分结构示意图；

图4A至图4D是本申请实用新型一示例性实施例的同侧扭转换热管的扭转成型示意图；

图5是图3所示换热管的左视图；

图6是图2所示集流管的一个视角的结构示意图；

图7A是本申请实用新型一示例性实施例的换热管、隔板以及集流管的安装结构示意图；

图7B是图7A所示结构的分解图；

图8A至图8D是本申请实用新型一示例性实施例的隔板的结构示意图；

图9是本申请实用新型一示例性实施例换热器的一个视角的结构示意图；

图10是图9所示换热器的一局部示意图；

图11是本申请实用新型一示例性实施例集流管的部分结构剖视图；

图12是图9所示换热器的另一局部示意图；

图13是图9所示换热器的又一局部示意图；

图14本申请实用新型一示例性实施例的异侧扭转换热管的结构示意图；

图15是图1所示换热器的一种冷媒流向示意图；

图16是图1所示换热器的另一种冷媒流向示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，“前部”、“后部”、“上”、“下”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。本申请中所提到的“多个”均包括两个及两个以上。本申请中提到的“大体平行”或者“大体与…平行”等，既包含“平行”的情形；也包含“虽不绝对平行但近乎于平行”的情形，只要在本领域技术人员看来，其可产生几乎等同于“平行”、的效果即可。

下面结合附图，对本实用新型示例性实施例进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

图1至图10是本实用新型一示例性实施例换热器的结构示意图。该换热器可应用于各种换热系统，适应于空调、汽车等众多领域。

请参照图1，并在必要时结合图2至图16，所述换热器包括换热管组20、集流管10。

换热管组20包括多个换热管。所述换热管包括主体段21、第一末段23、连接所述主体段21的一端与所述第一末段23的第一扭转段22、第二末段25 以及连接所述主体段21的另一端与所述第二末段25的第二扭转段24，所述主体段21与所述第一末段23以及第二末段25均为平直段，未被扭转变形。所述第一扭转段22与所述第二扭转段24为同侧扭转(可结合图3和图4D)。即所述第一末段23包括第一侧边231，所述第二末段25包括第二侧边251，所述第一侧边231和所述第二侧边251位于所述主体段21的同一侧。

扭转所形成的第一扭转段22使得主体段21与第一末段23之间形成一个夹角α(可结合图3、图4D及图5)。更准确地讲，夹角α是主体段21的长度方向与宽度方向所确定的平面S1与第一末段23的长度方向与宽度方向所确定的平面S2之间的夹角。夹角α也称扭转角度α。发明人结合自身积累的生产加工工艺经验，通过数学建模及模型优化计算分析，得出扭转角度α的最佳推荐范围为：15°≤α＜40°。同样，所述扭转所形成的第二扭转段24使得主体段21与第二末段25之间也形成一个夹角(可结合图3与图5)，该夹角是主体段21的长度方向与宽度方向所确定的平面S1与第二末段25 的长度方向与宽度方向所确定的平面S4之间的夹角。其中，该夹角与上述夹角α大致相等。在一些实施例中，该夹角与上述夹角α相等，则同样可以得出该夹角的最佳推荐范围与上述α的推荐范围(15°≤α＜40°)相同。

在换热器中，由于主体段21是主要的换热区域。因而，主体段21的长度通常远大于第一扭转段22、第一末段23、第二扭转段24以及第二末段25。

所述集流管10包括纵长的管体，所述管体设置有安装槽14(可结合图2)。换热管的第一末段23及第二末段25插接于安装槽14内。安装槽14的长度方向与集流管10的轴线并不垂直。安装槽14的长度方向与集流管10的轴线之间呈一夹角β(可结合图6)。主体段21的长度方向与宽度方向所确定的平面S1通常可垂直于集流管10的轴线。这使得，夹角β与前述夹角α之和为90度。对应的，发明人得出夹角β的最佳推荐范围为：50°＜β≤75°。这种平面S1垂直于集流管10的结构，有利于换热管之间空气的流通，进而有利于提高换热器的换热效率。这种情况下，安装槽14的长度方向与集流管的横截面S3之间的夹角也为α(可结合图11)，即安装槽14的长度方向与集流管的内径之间的夹角为α。由换热管的安装情况可知，所述换热管的安装宽度即换热管插接到安装槽中的末端的宽度为L。通常，为了保证生产工艺，换热管与集流管的内侧会预留有一定的宽度d。则集流管的内径D与换热管的安装宽度L之间存在如下关系：

D＝Lcosα+2d

根据该关系可见，在换热管安装宽度L不变的情况下，内径D随着α的增大而减小。相应的，集流管的体积和重量也会随之较小。

发明人根据生产加工经验得出d的最佳长度范围为0.5mm～0.8mm，结合上述夹角α的最佳范围，可以确定出集流管的内径D与换热管的安装宽度L之间具体存在如下关系：0.766L+1mm＜D≤0.966L+1.6mm。由于末段(包括第一末段23及第二末段25)平直、未扭转变形，使得它容易被插接至安装槽14内。插接后，可通过焊接将换热管与集流管10进一步固定。另外，平直的末段(包括第一末段23及第二末段25)的存在，也可改善由于扭转所带来的冷媒可能流通不畅的缺陷。

换热管斜插接至集流管10，使得集流管10的管径(直径)无须大于换热管的宽度，有利于集流管10的管径的减小，从而有利于提高换热管的耐压强度。同时有利于集流管10的体积和重量的减小。

具体实施过程中，扭转段(包括第一扭转段22及第二扭转段24)可以通过扭转原本平直的换热管区域而形成。扭转的方向既可以是顺时针方向，也可以是逆时针方向。另外，也可利用模具形成扭转段(包括第一扭转段22及第二扭转段24)及整个换热管。

针对上述第一扭转段22与所述第二扭转段24为同侧扭转，需要说明的是，本申请中所述的同侧扭转，重点在于强调第一末段23与第二末段25二者之间的相对位置。而具体是通过何种扭转方式来实现这种同侧扭转的，本申请对此不作具体限定。实际上，在扭转之后，第一末段23所在的平面S2 与第二末段25所在的平面S4两平面大致平行(可结合图1、图4D、图12 以及图13)。或者，从集流管10的安装槽14方向来看，位于换热管两端的集流管10上的用于插接该换热管两安装槽的长度方向大致平行。具体地，可结合图4A、图4B、图4C及图4D对同侧扭转进行详细说明。换热管包括相对的面积较大的两表面S11和S12，其中，表面S11包括位于第一末段23 的第一段表面S111、位于第一扭转段22的第二段表面S112、位于主体段21 的第三段表面S113、位于第二扭转段24的第四段表面S114、以及位于第二末段25的五段表面S115。自上至下观察，可以看出，实际上扭转后第二末段25的位置为第二扭转段24沿逆时针方向扭转所得；同样自上而下观察可以看出，扭转后第一末段23的位置为第一扭转段22沿逆时针方向扭转所得。经过扭转后，使得所述换热管的第一段表面S111与第五段表面S115的朝向一致。且所述第一侧边231和所述第二侧边251位于所述主体段21的同一侧。即所述主体段21包括面积较小的一侧边211，所述面积较小的一侧边211沿主体段长度方向向两端延伸以形成所述第一末段23的第一侧边231及所述第二末段25的第二侧边251，所述第一侧边231和所述第二侧边251位于所述主体段21的长度方向与宽度方向所确定的平面S1的同一侧。所述主体段面积较小的侧边211位于主体段的厚度方向。

此外，换热管的第一扭转段22与所述第二扭转段24还可为异侧扭转(结合图14)。本申请中异侧扭转可以理解为在扭转角度与上述角度α相同的情况下，理论上平面S5可视为由平面S4反向扭转180°所得，即异侧扭转后，上述第一段表面S111与第五段表面S115的朝向恰好相反。且所述第一侧边 231和所述第二侧边251位于所述主体段21的两侧。

发明人通过大量实验数据及生产实际操作得出，在扭转角度α为15°≤α＜40°时，生产这种同侧扭转的换热管，相对于其他扭转情况而言，比如异侧扭转，可有效减少扭转时的换热管管体变形，扭曲等问题的出现，从而有利于提高换热管的成品率。

所述集流管(10)还可设置有隔板槽(15)，所述隔板槽(15)内插有隔板(30)，所述隔板(30)将所述集流管(10)分割为多个相互隔离的腔室；其中，所述隔板槽(15)的长度方向与集流管(10)的轴线之间呈一夹角不垂直(可结合图6)。在一可选实施例中，所述隔板槽15的长度方向与上述安装槽14的长度方向平行。即隔板槽15的长度方向与集流管10的轴线之间的夹角同样为β。此种设计，有利于减小隔板槽两侧的换热管之间的距离，以使得换热器的结构更加紧凑，有利于换热器体积的减小。

隔板30包括相对的较大面积的第一面31和第二面32，以及邻接第一面和第二面的第一侧面33和第二侧面34(可结合图8A、8B、8C以及8D)。在一实施例中，所述隔板槽15的宽度方向与所述集流管10的轴线平行(可结合图6)。通常，第一面31和第二面32大致平行，而第一侧面33与第二侧面34的垂线大致平行。相应地，隔板的第一侧面33的垂线与第一面31 和第二面32的垂线之间不垂直；隔板的第二侧面34的垂线与第一面31和第二面32的垂线之间不垂直。第一侧面33与第一面31(或第二面32)成一夹角，不垂直。同样，第二侧面34与第一侧面31(或第二侧面32)也成一夹角，不垂直。以使得隔板30在插接于所述隔板槽15时，第一侧面33、第二侧面34、第一面31以及第二面32上与隔板槽15的各槽面相接触的部分，能够与所述各槽面贴合。当然，在其他实施例中，所述隔板槽的宽度方向与所述集流管的轴线之间也可不平行，本申请对此不做具体限定。

需要说明的是，上述换热器中不包括隔板槽15及隔板30也是可以的。

所述换热管为扁管，比如微通道扁管。业内常用的扁管通常内部设有多个供液体流动的通道。相邻的通道彼此隔离。多个通道排成一列，共同影响扁管的宽度。扁管整体通常呈扁平状，其长度通常远大于宽度，宽度又明显大于其厚度。这里所说的扁管并不局限于此种类型，也可以是其它形态。比如，相邻的通道可不完全隔离。又比如，所有的通道可以排成两列，只要其宽度仍明显大于厚度即可。换热管的材质可以为铝或铝合金等金属材质。

在一实施例中，所述集流管10包括位于换热管两端的第一集流管101 和第二集流管102，所述隔板30包括设置于所述第一集流管101的第一隔板 301、及设置于所述第二集流管102的第二隔板302。所述第一集流管101包括由第一隔板301隔离的第一集流腔1011和第二集流腔1012。所述第二集流管102包括由第二隔板302隔离的第三集流腔1021和第四集流腔1022。

所述换热管组20的个数为多个。所述多个换热管组20包括第一换热管组201、第二换热管组202以及第三换热管组203。其中，第一换热管组201 用于连通所述第一集流腔1011和第三集流腔1021，第二换热管组202用于连通第三集流腔1021和第二集流腔1012，第三换热管组203用于连通第二集流腔1012和第四集流腔1022。相应地，为了便于说明，如无特意强调，本申请中可理解为所述换热管的第一末段23插接于第一集流管101上的安装槽，第二末段25插接于第二集流管102上的安装槽。此外，所述第一末段 23插接于第二集流管102上的安装槽，第二末段25插接于第一集流管101 上的安装槽，当然也是可以的。相较于未采用隔板将集流管隔离为不同的集流腔的方案相比，有利于增加冷媒流动的速度，从而有利于提高换热系数，并且集流管长度变短，有利于冷媒的均匀分配。第一换热管组201的个数可以是一个或多个，第二换热管组202以及第三换热管组203的个数也可以是一个也可以是多个，可根据具体应用环境进行设置，本申请对此不做限定。

通常换热器中第一集流管101与第二集流管102大致平行。所述换热器包括沿集流管10长度方向的第一端103和第二端104，所述换热器还包括自第一集流管101的第二端104依次穿过第二集流腔1012、第一隔板301，并进入第一集流腔1011的分配管40。分配管40设置有多个分配孔41(可结合图9和图10)。通过该分配管40向第一集流腔1011通入冷媒时，冷媒通过分配孔41分配至第一集流腔1011中，使得冷媒分配的更加均匀，从而有利于提高换热器的换热效率。此外，采用这种通过分配管40的一端置于第一集流管101的第二端104，另一端进入第一集流管101的第一集流腔1011的方式，使得换热器中冷媒的进、出口设置于同一端，便于换热器的安装和固定。

进一步的，所述第一集流管101的一端设置有端盖50(可结合图1和图 9)。所述端盖50可以是外置端盖。所述端盖50上设有供所述分配管40穿过的通孔(未示出)。所述通孔设置于所述端盖50上远离所述换热管组20 的一侧。以使得所述分配管40上自通孔穿过并进入第一集流管101的内腔的部分，能够避开换热管的末段，从而有利于冷媒的分配。比如，在具体实施时，换热管的末段插入到第一集流管101的中间位置，则第一集流腔1011 中的一半空间被换热管的第一末段23所占据。通过将通孔设置于所述端盖 50上远离所述换热管的一侧，使得分配管40可以很好的避开换热管的第一末段23所占据的空间。同样，所述第一隔板301对应设有供所述分配管40 穿过的孔道(未示出)；所述孔道设置于所述第一隔板301上远离所述换热管组20的一侧。

进一步的，所述换热器还包括设置于第二集流管102的第二端104的端盖60。端盖60可以是外置端盖。此外，所述第一集流管101的第二端104 处密封。第二集流管102的第一端103处密封。其中，可通过内置端盖对第一集流管101的第二端104处或第二集流管102的第一端103处进行密封。

进一步的，第二集流管102的第二端104设置有外接管110，用以向第二集流管102中流入冷媒，或将第二集流管102中的冷媒流出。

进一步的，所述换热器还包括设置于分配管40的压板90。

进一步的，所述换热器还包括设置于换热管组20两外侧的边板70。

进一步的，所述换热器还包括设置于边板70的支架80。支架80的个数可以是一个或多个，本申请对此不做限定。支架80可用于换热器的安装固定。

进一步的，所述换热器还包括与换热管组20中所述多个换热管间隔设置的换热翅片(未示出)。流经换热管的冷媒可以通过换热管的管壁以及换热翅片与外界空气进行热量交换，从而提高换热器的换热效率。

上述换热器除可用于制冷和制热，还可用于除霜等。

可选的，当上述换热器用于制冷时，参照图15，冷媒自第二集流管102的第二端104流进第四集流腔1022，并由第四集流腔1022流进第三换热管组203，再经第三换热管组203流进第二集流腔1012。进而，冷媒自第二集流腔1012流进二换热管组202中，并经第二换热管组202流入第三集流腔1021。之后，冷媒自第三集流腔1021流进第一换热管组201，并经第一换热管组201流入第一集流腔1011。最后，冷媒经分配管40自第一集流管101的第二端104流出，至此冷媒完成一次换热过程。

可选的，当上述换热器用于除霜时，换热器中的冷媒流动方向可与图15所示换热器在制冷过程中的冷媒流动方向一致。而当上述换热器用于制热时，换热器中的冷媒流动方向可与图15所示换热器在制冷过程中的冷媒流动方向相反，具体可参照图16，此处不予以赘述。

此外，本申请还包括一种包括上述换热器的换热系统。该换热系统至少还包括压缩机。该换热系统处于工作状态时，换热器可用于实现换热系统内的换热介质与换热系统外的空气进行热量交换。压缩机可用于使换热系统内的换热介质循环工作，以使换热介质可循环利用。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。